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光刻技術(shù)是大規(guī)模集成電路制造技術(shù)和微光學(xué)、微機(jī)械技術(shù)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)，他決定了集成電路（IC）的集成度[1]。光刻版在使用過(guò)程中不可避免地會(huì)粘上灰塵、光刻膠等污染物，這些污染物的存在直接影響到光刻的效果。近些年，國(guó)家將 LED照明列入為重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，LED 行業(yè)迅猛發(fā)展。
LED 制造過(guò)程中，具有光刻版的使用量多，使用頻繁的特點(diǎn)。大多生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，主要采用接觸式曝光。接觸式曝光雖然可以利用成本低
廉的設(shè)備達(dá)到較高的曝光精度，但是由于甩膠式涂膠方法會(huì)造成晶圓邊緣膠層過(guò)厚，在接觸式曝光過(guò)程中光刻版極易接觸到晶圓邊緣的光刻膠，
導(dǎo)致光刻膠粘附到光刻版表面（圖 1）。對(duì)于 IC 行業(yè)，因?yàn)榫€條更細(xì)，精度要求更高，所以光刻版的潔凈程度更加重要。對(duì)于硅片清洗而言，其顆粒移除率（PRE）不需要達(dá)到 100%，但對(duì)于光刻版而言卻并非如此，其原因是對(duì)于產(chǎn)品良率而言，光刻版表面顆粒的影響更大，單晶圓缺陷只影響一個(gè)缺陷，而一個(gè)光刻版卻影響到每一個(gè)芯片[2，3]。
由于零成像缺陷是可以實(shí)現(xiàn)的，工廠內(nèi)生產(chǎn)的光刻版需要經(jīng)常清洗。為了保證光刻版潔凈，必須定期對(duì)光刻版進(jìn)行清洗，而清洗的效果與清洗工藝以及各清洗工藝在設(shè)備上的合理配置有著密切的聯(lián)系。
1 光刻版清洗工藝
1.1 光刻膠及其他有機(jī)污染物的去除對(duì)于光刻膠及其他有機(jī)污染物，比較常見(jiàn)的方法是通過(guò)有機(jī)溶劑將其溶解的方法將其去除，例如利用丙酮浸泡光刻版，在浸泡的同時(shí)可以超聲提高浸泡效果。對(duì)于比較干凈的光刻版，浸泡基本就能將有機(jī)污染物去除干凈。對(duì)于光刻膠較多的光刻版，浸泡只能將光刻膠泡軟，還需要用無(wú)塵布或無(wú)塵棉蘸丙酮輕輕擦洗，或在光刻版清洗設(shè)備中采用毛刷刷洗，通過(guò)外力將頑固的光刻膠去除掉。毛刷刷洗基本原理如圖 2 所示，光刻版勻速旋轉(zhuǎn)，噴嘴向光刻版表面噴灑丙酮等化學(xué)液，使得光刻膠由于溶解而變得松軟，然后毛刷接觸到光刻板表面，光刻板旋轉(zhuǎn)時(shí)與毛刷產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，輔以噴嘴噴出的化學(xué)液，對(duì)光刻版表面起到刷洗作用。刷洗完成后，通常采用高壓 DI 水沖洗光刻版，通過(guò)高壓微細(xì)水滴的沖擊力去除仍然吸附在光刻版表面的剩余光刻膠。
第二種辦法對(duì)于所有的有機(jī)材料都是有效的，它采用濃硫酸和 30%過(guò)氧化氫的混合物 （在>100 ℃時(shí)，混合比通常為 2:1～4:1），之后是去離子水（DI）沖洗，稱為 Piranha 刻蝕。這種方法對(duì)于特別難去除的光刻膠或由于接觸過(guò)高溫等環(huán)境導(dǎo)致已經(jīng)變性的光刻膠非常有效，并且可以得到很
高的去膠效率。隨后的清潔即去除圖案化、檢查和修復(fù)任何殘留在光刻版表面的光刻膠或顆粒污染物。在最有效的工藝中，強(qiáng)氧化劑清洗之后是氫氧化銨噴霧，以抵消殘留酸（從而形成硫酸銨，一種易去除的鹽）；然后用去離子水沖洗以消除硫酸銨。
1.2 無(wú)機(jī)顆粒污染物的去除
對(duì)于較大顆粒的去除，前面所述的有機(jī)溶劑去膠方式和氧化劑氧化方式都會(huì)緊接著用 DI 水沖洗或輔助高壓水沖洗，大顆粒已經(jīng)去除干凈。
對(duì)于較小顆粒（0.2～0.5 μm），由于光刻版表面靜流層（Viscous boundary layer）的存在，普通的DI 水沖洗的方式無(wú)法將其去除。通常采用在 DI水中加兆聲的方式，利用兆聲產(chǎn)生高速水分子流動(dòng)，清洗微小顆粒。圖 3 表示的是一種在單片旋轉(zhuǎn)清洗設(shè)備上常用的兆聲噴頭清洗方式。
1.3 干燥
在手工清洗工藝中，一般采用氮?dú)鈬姌寣⒐饪贪娲蹈?，這種方式受人為因素影響大，人手接觸光刻版時(shí)可能將其再次污染，氮?dú)鈬姌屖褂貌划?dāng)導(dǎo)致液體飛濺，易在光刻版表面殘留水漬。
目前比較成熟的干燥方式是在單片旋轉(zhuǎn)清洗設(shè)備上采用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將光刻版甩干，在這個(gè)過(guò)程中可以采用氮?dú)鈬婎^提高干燥速度。若仍需要提高效率，氮?dú)庖部梢圆捎眉訜岬姆绞交虻獨(dú)鈬婎^在光刻版表面做掃描運(yùn)動(dòng)（見(jiàn)圖 4）。
2 光刻版清洗典型設(shè)備結(jié)構(gòu)
光刻版清洗設(shè)備整體結(jié)構(gòu)根據(jù)其自動(dòng)化水平可以分為半自動(dòng)光刻版清洗機(jī)和全自動(dòng)光刻版清洗機(jī)。圖 5、圖 6 是兩種設(shè)備的臺(tái)面布局圖，圖 7是單片旋轉(zhuǎn)清洗腔功能示意圖。
對(duì)于半自動(dòng)光刻版清洗機(jī)，通常配置一個(gè)浸泡工位和一個(gè)單片旋轉(zhuǎn)清洗工位。光刻版先在浸泡工位內(nèi)浸泡，然后拿到單片旋轉(zhuǎn)清洗腔內(nèi)清洗、甩干。這種設(shè)備操作簡(jiǎn)單，設(shè)備價(jià)格低，適用于光刻版不經(jīng)常清洗的半導(dǎo)體廠家。
對(duì)于全自動(dòng)光刻版清洗機(jī)，通常配置上下料工位、傳輸機(jī)械手、1~2 個(gè)單片旋轉(zhuǎn)清洗腔、光刻版自動(dòng)翻轉(zhuǎn)工位等。只需要將裝有光刻版的片架放到上下料工位，啟動(dòng)程序，設(shè)備會(huì)自動(dòng)完成光刻版的傳輸、雙面清洗、干燥等。這種設(shè)備智能化程度高，一次可以清洗 10~20 塊光刻版，且工藝效果
和工藝一致性好。全自動(dòng)光刻版清洗機(jī)適用于光刻版清洗量大，曝光工藝主要還采用接觸接近式曝光的半導(dǎo)體廠家，例如 LED 生產(chǎn)廠家。
如圖 7 所示，單片旋轉(zhuǎn)清洗腔主要工作原理
是在光刻版旋轉(zhuǎn)的同時(shí)采用擺臂噴頭向其表面依次噴灑各種化學(xué)液或 DI 水。這種方式使得反應(yīng)了的藥液馬上流走，能夠保證噴到光刻表面的都是新鮮的化學(xué)液，從而防止交叉污染，保證了清洗的效果。單片旋轉(zhuǎn)清洗腔采用集成度很高的模塊化設(shè)計(jì)，在其中包含了外腔、防濺腔、旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)、自動(dòng)門(mén)、罩子、各種工藝等。工藝可以根據(jù)需要選擇化學(xué)液（例如 ACETONE、IPA）、毛刷 刷 洗、常 壓 DI水、兆聲 DI 水、高壓 DI 水（或高壓熱 DI 水）、氮?dú)猓ɑ驘岬獨(dú)猓┑?，工藝組合靈活，適用性強(qiáng)。
3 光刻版清洗效果
在前面所述的全自動(dòng)光刻版清洗機(jī)上，對(duì)某LED 廠家的光刻版進(jìn)行了清洗，清洗前后在 200倍的顯微鏡下效果如圖 8 所示。能夠很明顯看到，光刻膠被有效去除。
4 結(jié) 論
本文指出了光刻版清洗的重要性，闡述了兩種常用的光刻版清洗工藝，列舉了較成熟的半自動(dòng)光刻版清洗機(jī)和全自動(dòng)光刻版清洗機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及組成及其適用對(duì)象，最終通過(guò)在全自動(dòng)光刻版清洗機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)，得到了非常理想的工藝效果。（來(lái)源于：期刊：電子工業(yè)專用設(shè)備）
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